AM620-Q1 具有嵌入式安全性的汽车计算 SoC技术文档总结

低成本的 AM62x Sitara™ MPU 系列应用处理器专为 Linux® 应用开发而构建。凭借可扩展的 Arm® Cortex-A53® 性能和嵌入式功能，例如：双显示器支持和 3D 图形加速，以及广泛的外设集，使 AM62x 器件非常适合广泛的工业和汽车应用，同时提供智能功能和优化的电源架构。
*附件：am620-q1.pdf

其中一些应用程序包括：

• 工业人机界面
• 电动汽车充电站
• 非接触式建筑物访问
• 驾驶员监控系统

AM62x Sitara™ 处理器采用 13 x 13 mm 封装 （ALW） 的工业级处理器，采用 17.2 x 17.2 mm 封装 （AMC） 可满足 AEC - Q100 汽车标准。工业和汽车功能安全要求可以使用集成的 Cortex-M4F 内核和专用外设来满足，这些外设都可以与 AM62x 处理器的其余部分隔离。

3 端口千兆以太网交换机有一个内部端口和两个支持时间敏感网络 （TSN） 的外部端口。设备上的附加 PRU 模块可为客户自己的用例提供实时 I/O 功能。此外，AM62x 中包含的大量外设可实现系统级连接，例如：USB、MMC/SD、摄像头接口、OSPI、CAN-FD 和 GPMC，用于与外部 ASIC/FPGA 的并行主机接口。AM62x 器件还支持通过内置硬件安全模块 （HSM） 进行 IP 保护的安全启动，并为便携式和功耗敏感型应用采用高级电源管理支持

AM62x 处理器系列产品：

• AM625 – 采用基于 Arm® Cortex-A53® 的边缘 AI 和全高清双显示器的人机交互 SoC
• AM625-Q1 – 用于数字集群的具有嵌入式安全的汽车显示 SoC
• AM623 – 思维互联网 （IoT） 和网关 SoC，具有基于 Arm® Cortex-A53® 的物体和手势识别功能
• AM620-Q1 – 具有嵌入式安全性的汽车计算 SoC，适用于驾驶员监控、网络和 V2X 系统

特性

处理器内核：

• 高达 1.4 GHz 的四通道 64 位 Arm Cortex-A53 微处理器子系统
  • 四核 Cortex-A53 集群，具有 512KB 二级共享缓存和 SECDED ECC
  • 每个 A53 内核具有 32KB L1 DCache 和带 SECDED ECC 的 32KB L1 ICache 和带奇偶校验保护的 32KB L1 ICache
• 单核 Arm® Cortex-M4F® MCU，频率高达 400 MHz
  • 256KB SRAM，带 SECDED ECC
• 专用设备/电源管理器

多媒体：

• 显示子系统
  • 双显示器支持
  • 每个显示器 1920x1080 @ 60fps
  • 1 个 2048x1080 + 1 个 1280x720
  • 支持高达 165 MHz 像素时钟，每个显示器都有独立的 PLL
  • OLDI（4 通道 LVDS - 2x）和 DPI（24 位 RGB LVCMOS）
  • 支持冻结帧检测、MISR数据检查等安全功能
• 3D 图形处理单元
  • 每个时钟 1 个像素或更高
  • 填充率大于 500 Mpixels/sec

  • 500 MTexels/s，>8 GFLOPs

  • 支持至少 2 个合成层
  • 支持高达 2048x1080 @60fps
  • 支持 ARGB32、RGB565 和 YUV 格式
  • 支持 2D 图形
  • OpenGL ES 3.1、Vulkan 1.2
• 单摄像头串行接口 （CSI-Rx） - 带 DPHY 的 4 通道
  • 符合 MIPI CSI-2 v1.3 + MIPI D-PHY 1.2
  • 支持高达 1.5Gbps 的 1、2、3 或 4 个数据通道模式
  • 通过 CRC 检查 + RAM 上的 ECC 进行 ECC 验证/校正
  • 虚拟通道支持（最多 16 个）
  • 能够通过 DMA 将流数据直接写入 DDR

内存子系统：

• 高达 816KB 的片内 RAM
  • 64KB 片上 RAM （OCSRAM） 和 SECDED ECC，可以以 32KB 的增量划分为更小的存储库，用于多达 2 个独立的存储库
  • 256KB 片上 RAM，在 SMS 子系统中具有 SECDED ECC
  • 176KB 片上 RAM，在用于 TI 安全固件的 SMS 子系统中具有 SECDED ECC
  • 256KB 片上 RAM，带 SECDED ECC，位于 Cortex-M4F MCU 子系统中
  • 64KB片上RAM，器件/电源管理器子系统中带有SECDED ECC
• DDR 子系统 （DDRSS）
  • 支持 LPDDR4、DDR4 内存类型
  • 带内联 ECC 的 16 位数据总线
  • 支持高达 1600 MT/s 的速度
  • 最大可寻址范围
    • 8GB DDR4
    • 4GB 型号，带 LPDDR4

功能安全：

• 符合功能安全标准 [工业]
  • 专为功能安全应用而开发
  • 将提供文档以帮助 IEC 61508 功能安全系统设计
  • 系统能力高达 SIL 3 目标
  • 硬件完整性高达 SIL 2 目标
  • 安全相关认证
    • TÜV SÜD计划通过IEC 61508
• 符合功能安全标准的目标 [汽车]
  • 专为功能安全应用而开发
  • 将提供文档以帮助 ISO 26262 功能安全系统设计
  • 系统能力高达 ASIL D 目标
  • 硬件完整性达到 ASIL B 目标
  • 安全相关认证
    • TÜV SÜD计划通过ISO 26262
• 符合 AEC - Q100 标准

安全：

• 支持安全启动
  • 硬件强制实施的信任根 （RoT）
  • 支持通过备份密钥切换 RoT
  • 支持接管保护、IP 保护和防回滚保护
• 支持可信执行环境 （TEE）
  • 基于 Arm TrustZone 的 TEE
  • 广泛的防火墙支持隔离
  • 安全看门狗/定时器/IPC
  • 安全存储支持
  • 回放保护内存块 （RPMB） 支持
• 专用安全控制器，具有用户可编程的 HSM 内核和专用安全 DMA 和 IPC 子系统，用于隔离处理
• 支持加密加速
  • 会话感知加密引擎，能够根据传入数据流自动切换密钥材料
    • 支持加密核心
  • AES – 128/192/256 位密钥大小
  • SHA2 – 224/256/384/512 位密钥大小
  • DRBG 与真随机数生成器
  • PKA（公钥加速器）协助 RSA/ECC 处理以实现安全启动
• 调试安全性
  • 安全的软件控制调试访问
  • 安全感知调试

PRU 子系统：

• 双核可编程实时单元子系统 （PRUSS），运行频率高达 333 MHz
• 用于驱动 GPIO 以实现周期精确协议，例如其他：
  • 通用输入/输出 （GPIO）
  • UART
  • 一 2C
  • 外部ADC
• 每个 PRU 16KB 程序存储器，带 SECDED ECC
• 每个 PRU 8KB 数据存储器，带 SECDED ECC
• 32KB 通用内存，带 SECDED ECC
• CRC32/16 硬件加速器
• 具有 3 组 30 x 32 位寄存器的暂存 PAD 存储器
• 1 个工业 64 位定时器，具有 9 个捕获事件和 16 个比较事件，以及慢速和快速补偿
• 1 个中断控制器 （INTC），至少支持 64 个输入事件

高速接口：

• 集成以太网交换机支持（总共 2 个外部端口）
  • RMII（10/100）或RGMII（10/100/1000）
  • IEEE1588（附录 D、附录 E、附录 F，附有 802.1AS PTP）
  • 第 45 条 MDIO PHY 管理
  • 基于 ALE 引擎的数据包分类器，具有 512 个分类器
  • 基于优先级的流量控制
  • 时间敏感型网络 （TSN） 支持
  • 四个 CPU H/W 中断起搏
  • 硬件中的 IP/UDP/TCP 校验和卸载
• 两个 USB2.0 端口
  • 端口可配置为 USB 主机、USB 外设或 USB 双角色设备（DRD 模式）
  • 集成 USB VBUS 检测
  • 支持通过 USB 进行跟踪

一般连接：

• 9 个通用异步接收器-发射器 （UART）
• 5 个串行外设接口 （SPI） 控制器
• 6 个集成电路间 （I 2C） 端口
• 3 个多通道音频串行端口 （MCASP）
  • 发射和接收时钟频率高达 50 MHz
  • 3 个 MCASP 上多达 16/10/6 个串行数据引脚，具有独立的 TX 和 RX 时钟
  • 支持时分复用 （TDM）、IC 间声音 （I2S） 和类似格式
  • 支持数字音频接口传输（SPDIF、IEC60958-1 和 AES-3 格式）
  • 用于发送和接收的FIFO缓冲区（256字节）
  • 支持音频参考输出时钟
• 3 个增强型 PWM 模块 （ePWM）
• 3 个增强型正交编码器脉冲模块 （eQEP）
• 3 个增强型捕获模块 （eCAP）
• 通用 I/O （GPIO），所有 LVCMOS I/O 均可配置为 GPIO
• 3 个支持 CAN-FD 的控制器局域网 （CAN） 模块
  • 符合 CAN 协议 2.0 A、B 和 ISO 11898-1
  • 完整的 CAN FD 支持（最多 64 个数据字节）
  • 消息 RAM 的奇偶校验/ECC 检查
  • 速度高达 8Mbps

媒体和数据存储：

• 3 个多媒体卡/安全数字 （MMC/SD） 接口
  • 1 个 8 位 eMMC 接口，速度高达 HS200
  • 2 个 4 位 SD/SDIO 接口，最高可达 UHS-I
  • 符合 eMMC 5.1、SD 3.0 和 SDIO 3.0 版
• 1× 通用内存控制器 （GPMC），频率高达 133 MHz
  • 灵活的 8 位和 16 位异步存储器接口，具有多达四个芯片（22 位地址）选项（NAND、NOR、多路复用 NOR 和 SRAM）
  • 使用 BCH 代码支持 4 位、8 位或 16 位 ECC
  • 使用汉明码支持 1 位 ECC
  • 错误定位器模块 （ELM）
    • 与 GPMC 一起使用，用于从使用 BCH 算法生成的综合多项式中查找数据错误的地址
    • 支持基于BCH算法的每512字节块错误位置4位、8位和16位
• 支持 DDR / SDR 的 OSPI/QSPI
  • 支持串行 NAND 和串行 NOR 闪存设备
  • 4GBytes 内存地址支持
  • 具有可选动态加密的 XIP 模式

电源管理：

• 设备/电源管理器支持的低功耗模式
  • 部分 IO 支持 CAN/GPIO/UART 唤醒
  • 深度睡眠
  • 仅MCU
  • 待机
  • Cortex-A53 的动态频率缩放

最佳电源管理解决方案：

• 推荐TPS65219电源管理IC（PMIC）
  • 专为满足设备电源要求而设计的配套 PMIC
  • 灵活的映射和工厂编程配置，以支持不同的用例

启动选项：

• UART
• I 2C EEPROM
• OSPI/QSPI 闪存
• GPMC NOR/NAND 闪存
• 串行 NAND 闪存
• SD卡
• eMMC的
• USB（主机）从大容量存储设备启动
• USB（设备）从外部主机启动（DFU 模式）
• 以太网

技术/封装：

• 16 纳米技术
• 13 mm x 13 mm，0.5 mm 间距，425 引脚 FCCSP BGA （ALW）
• 17.2 mm x 17.2 mm，0.8 mm 间距，441 引脚 FCBGA （AMC）

参数

方框图

‌1. 核心特性‌

• ‌处理器核心‌：
  • 四核/双核/单核64位Arm® Cortex®-A53，主频高达1.4 GHz，配备512KB共享L2缓存（带SECDED ECC）。
  • 单核Arm® Cortex®-M4F MCU，主频400 MHz，256KB SRAM（带SECDED ECC）。
• ‌多媒体‌：
  • 双显示支持（最高1920x1080@60fps），3D图形加速（OpenGL ES 3.1/Vulkan 1.2）。
  • MIPI CSI-2摄像头接口（4通道，支持1.5Gbps速率）。
• ‌内存子系统‌：
  • 支持LPDDR4/DDR4（16位数据总线，带ECC），最大8GB（DDR4）或4GB（LPDDR4）。
  • 片上RAM：816KB（多区域分布，均带ECC保护）。
• ‌功能安全‌：
  • 工业级：符合IEC 61508（目标SIL 3系统性能力/SIL 2硬件完整性）。
  • 车规级：符合ISO 26262（目标ASIL D系统性能力/ASIL B硬件完整性），AEC-Q100认证。

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‌2. 关键外设与接口‌

• ‌高速接口‌：
  • 集成2端口千兆以太网交换机（支持TSN、IEEE1588）。
  • USB 2.0双端口（主机/设备/DRD模式）。
• ‌通用连接‌：
  • 9x UART、6x I2C、5x SPI、3x CAN-FD、3x McASP音频接口。
  • 3x MMC/SD接口（支持eMMC 5.1/SD 3.0）。
• ‌安全与存储‌：
  • 安全启动（硬件强制信任根）、加密加速（AES/SHA2/DRBG/PKA）。
  • OSPI/QSPI闪存接口（支持XIP模式加密）。

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‌3. 应用场景‌

• ‌工业与汽车‌：
  • 人机界面（HMI）、车载信息娱乐（IVI）、驾驶员监控系统（DMS）、V2X通信。
• ‌消费与物联网‌：
  • 零售自动化、医疗设备、智能家居网关。

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‌4. 封装与电源‌

• ‌封装选项‌：
  • 13x13mm FCCSP BGA（425球，工业级）。
  • 17.2x17.2mm FCBGA（441球，车规级）。
• ‌电源管理‌：
  • 支持低功耗模式（DeepSleep/Standby），推荐配套PMIC TPS65219。

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‌5. 文档与支持‌

• 提供详细的引脚配置、电气特性（如DDR时序、USB VBUS设计指南）。
• 开发资源包括Linux/FreeRTOS SDK、参考设计（HMI/网关等）。